作者:admin   發(fā)布時(shí)間:2018/1/10 10:20:14   瀏覽次數(shù):2060

傳感器量程及精度基礎(chǔ)

物理特性對(duì)感知功能至關(guān)重要，這些科學(xué)法則決定了量程范圍和精度。電感式接近傳感器和超聲波傳感器是現(xiàn)有傳感器中最常見的類型。

感應(yīng)接近式傳感器，內(nèi)部有線圈，可以產(chǎn)生一個(gè)射頻場(chǎng)，來(lái)檢測(cè)目標(biāo)對(duì)象的存在。為了達(dá)到最佳的精度和準(zhǔn)確度，工程師們應(yīng)該選擇最小的射頻場(chǎng)來(lái)檢測(cè)目標(biāo)對(duì)象。

這是因?yàn)橹貜?fù)性和滯后性。重復(fù)性是操作點(diǎn)在重復(fù)操作時(shí)的準(zhǔn)確度，通常為檢測(cè)范圍的2%或更小。滯后是當(dāng)測(cè)量目標(biāo)對(duì)象接近傳感器時(shí)感知的信號(hào)，與目標(biāo)離開信號(hào)關(guān)閉時(shí)兩者之間的差異。一般計(jì)算為感知場(chǎng)變化的百分比，通常是5%。

例如，如果一個(gè)8毫米傳感器的量程為3毫米，重復(fù)性將是0.06毫米，典型的滯后將是0.15毫米。更大的80×80毫米“冰球”式傳感器，量程為50毫米，重復(fù)性為1毫米，典型的滯后為2.5毫米。

對(duì)于那些需求非常特殊的趨近式感應(yīng)傳感器應(yīng)用場(chǎng)合，8毫米傳感器會(huì)更準(zhǔn)確，因?yàn)殚_/關(guān)信號(hào)窗口更精確。

在更大范圍內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)傳感，超聲波傳感器往往比較合適。這些傳感器利用聲波檢測(cè)目標(biāo)，通過(guò)發(fā)射聲波脈沖，然后接收反射信號(hào)。

超聲波傳感器可靠檢測(cè)的距離最高可達(dá)6米。對(duì)更復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)傳感，超聲波傳感器也非常理想，比如形狀不規(guī)則的或透明的目標(biāo)、非金屬物體、更廣泛的檢測(cè)區(qū)域或者當(dāng)粉塵或油膜存在時(shí)候。

液位監(jiān)測(cè)和玻璃檢測(cè)是超聲波傳感器的兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例。檢測(cè)透明物體如玻璃對(duì)基于視覺(jué)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性，但如果傳感器安裝妥當(dāng)，透明材料仍能反射聲波。

液體在反射聲波時(shí)，表面清晰異常，因此超聲波傳感器通常用于監(jiān)測(cè)容器中的液位。

惡劣環(huán)境也會(huì)嚴(yán)重影響范圍和精度。惡劣環(huán)境可能會(huì)涉及到大量的環(huán)境方面的挑戰(zhàn)，從腐蝕性化學(xué)品到灰塵和其它侵入。選擇合適的材料，可以保證傳感器能夠承受這些變化，可靠地檢測(cè)目標(biāo)對(duì)象。如果有苛刻的化學(xué)品存在，不銹鋼是最好的選擇。黃銅則通常適用于無(wú)化學(xué)品的環(huán)境。

新技術(shù)對(duì)傳感器性能的影響

由于微處理器和內(nèi)部傳感器技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的感知傳感器正在經(jīng)歷著性能改進(jìn)。隨著新的解決方案進(jìn)入市場(chǎng)，工程師和原始設(shè)備制造商正在發(fā)現(xiàn)這些創(chuàng)新如何提高運(yùn)營(yíng)中傳感器的精確度或擴(kuò)展測(cè)量范圍。

其中一個(gè)進(jìn)展是IO-Link，它是一種標(biāo)準(zhǔn)化的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信技術(shù)，旨在增加從傳感器收集并報(bào)告給控制器的數(shù)據(jù)。它在數(shù)據(jù)精度方面也有實(shí)際應(yīng)用，特別是在模擬系統(tǒng)中。

在傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)中，一個(gè)信號(hào)可以從數(shù)字轉(zhuǎn)換到模擬，然后再傳送到可編程邏輯控制器(PLC)，在那里，它從模擬信號(hào)再轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)。每一次轉(zhuǎn)化，都可能會(huì)降低數(shù)據(jù)精度。

然而，使用IO-Link，傳感器信號(hào)在被傳輸回IO-Link主站、并最終傳遞到PLC之前，需要進(jìn)行一次數(shù)字傳輸。對(duì)轉(zhuǎn)換次數(shù)的限制降低了信號(hào)失真的機(jī)會(huì)。

由于數(shù)字分辨率是固定的，這種技術(shù)也提高了傳感數(shù)值的準(zhǔn)確性。工程師可以查看二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，選擇具有代表性的點(diǎn)位，根據(jù)讀數(shù)作出決定。

工程師不必在期望的測(cè)量范圍內(nèi)擴(kuò)展模擬信號(hào)。內(nèi)部微處理器的設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行更多的線性化，使數(shù)字信號(hào)更準(zhǔn)確。